Autoreferatwm.pwr.edu.pl/.../zawislak_maciej_autoreferat_2018_06_27.pdfAutoreferat Zgodnie z...

Autoreferat Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego

z dnia 26 września 2016r.

(Dz.U. z 2016r., poz. 882 i 1311, rozdział 2, §12.2 pkt.2)

Maciej Zawiślak

Nazwa osiągnięcia naukowego:

Metoda projektowania i modernizacji maszyn oraz układów przepływowych z zastosowaniem

numerycznej mechaniki płynów

Wrocław, 2018

str. 2

Spis treści

1. Dane osobowe ..........................................................................................................................4

2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe i odbyte szkolenia ....................................................5

2.1. Stopnie, tytuły naukowe i zawodowe ..............................................................................5

2.2. Odbyte szkolenia ..............................................................................................................6

3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych .............................6

4. Osiągnięcie naukowe ...............................................................................................................7

4.1. Tytuł osiągnięcia naukowego ...........................................................................................7

4.2. Autor, tytuł publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa, recenzenci wydawniczy ...7

4.3. Omówienie celu naukowego pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich wykorzystania ...............................................................................................................................7

4.3.1. Wprowadzenie ...........................................................................................................7

4.3.2. Uzasadnienie podjęcia studiów nad tematyką i jej zasadności w kontekście rozwoju nauki ............................................................................................................................9

4.3.3. Cel naukowy pracy .................................................................................................. 10

4.3.4. Charakterystyka monografii.................................................................................... 10

4.3.5. Opis autorskiej metody projektowania i modernizacji maszyn i układów przepływowych z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów ................................... 12

Przykład zastosowania metody ............................................................................................. 24

5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo – badawczych .............................................. 26

5.1. Udział w projektach badawczych i strategicznych ....................................................... 26

5.2. Uzyskane patenty i zgłoszenia patentowe .................................................................... 28

5.3. Opracowane technologie i metody dla przemysłu ....................................................... 30

5.4. Współpraca międzynarodowa ........................................................................................ 31

5.5. Współpraca z przemysłem w ramach centrów badawczo rozwojowych .................... 31

5.6. Praktyki i staże naukowe ................................................................................................ 32

5.7. Nagrody i wyróżnienia .................................................................................................... 33

5.8. Pełnione funkcje .............................................................................................................. 33

5.9. Konferencje i seminaria naukowe – pełnione funkcje.................................................. 33

5.10. Cytowania .................................................................................................................... 34

Według bazy Web of Science ................................................................................................... 34

Według bazy Research Gate .................................................................................................... 34

Według bazy Google Schoolar.................................................................................................. 34

5.11. Osiągnięcia dydaktyczne ............................................................................................ 35

5.11.1. Utworzone kursy .................................................................................................. 35

5.11.2. Prowadzone zajęcia ............................................................................................ 35

5.11.3. Promotorstwo prac dyplomowych ...................................................................... 35

5.11.4. Promotorstwo pomocnicze prac doktorskich .................................................... 35

5.11.5. Współtworzenie nowych kierunków studiów ..................................................... 36

str. 3

5.11.6. Szkolenia dla przemysłu ..................................................................................... 36

6. SUMARYCZNE ZESTAWIENIE KRYTERIÓW OSIAGNIĘĆ WNIOSKODAWCY Wg Rozporządzenia Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 01.09.2011 r. w sprawie kryteriów oceny osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie stopnia doktora habilitowanego 36

7. Dalsze kierunki badań ............................................................ Błąd! Nie zdefiniowano zakładki.

str. 4

1. Dane osobowe

Maciej Zawiślak

ur. 13.01.1976 r.

mail: [email protected]

telefon: 888 99 77 33

Miejsce stałego zatrudnienia i stanowisko Politechnika Wrocławska

Wydział Mechaniczny

Katedra Konstrukcji i Badań Maszyn

50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

Adiunkt

Obszar zainteresowań naukowych:

− Mechanika Płynów

− Matematyka: analiza matematyczna, równania różniczkowe

− Metody numeryczne w obliczeniach inżynierskich

− Metodologia projektowania maszyn i urządzeń technicznych

− Konstrukcja i eksploatacja maszyn i urządzeń przepływowych

− Modelowanie i symulacja przepływów w urządzeniach przemysłowych

− Budowa i eksploatacja jednostek pływających na wodzie płytkiej

− Zjawiska termiczno-przepływowe oraz procesy chemiczne zachodzące

podczas procesów spalania

− Inżynieria pojazdów

− Toksyczność rzeczywista mieszanin gazowych (metoda Bat Cell)

− Herpetologia (konstrukcje terrarystyczne i rozwiązania systemowe)

− Edukacja uniwersytecka

str. 5

2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe i odbyte szkolenia

2.1. Stopnie, tytuły naukowe i zawodowe

2000 - magister inżynier Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, studia magisterskie, kierunek: mechanika

i budowa maszyn

Tytuł pracy: „Analiza opływu profilów nośnych z zastosowaniem systemu obliczeniowego

FIDAP”

Promotor: prof. dr hab. inż. Jan Kulczyk

W ramach pracy wykonano numeryczną analizę przepływu wokół profili nośnych

stosowanych w lotnictwie oraz okrętownictwie. Wykonano charakterystyki oporowe oraz

charakterystyki sił nośnych dla trzech wybranych profili wykorzystując metodę elementów

skończonych, na której bazował program FIDAP.

Praca była pierwszą pracą magisterską na Wydziale Mechanicznym Politechniki

Wrocławskiej z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów.

2005 – doktor nauk technicznych Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, studia doktoranckie

Rozprawa doktorska pt. „Wpływ głębokości drogi wodnej na opór lepkościowy statku

śródlądowego”

Promotor: prof. dr hab. inż. Jan Kulczyk

Rozprawa doktorska została wyróżniona.

W ramach pracy opracowano nową metodę wyznaczania oporu lepkiego statków

w stosowanej metodzie Freude’a ze współczynnikami kształtu, zmieniającą dotychczasowe

podejście do obliczeń oporu całkowitego statku na wodzie płytkiej. Na bazie równania

Naviera – Stokesa oraz modeli turbulencji wyprowadzono zależności do wyznaczania

składnika lepkiego oporu dla modelu i dla statku. Metoda ta w porównaniu do stosowanego

dotychczas podejścia pozwoliła na eliminację zakłamania fizyczności zjawiska oraz

otrzymanie najlepszych wyników. Wdrożona została w Ośrodku Hydromechaniki Okrętowej

w Gdańsku jako narzędzie wspomagające wyznaczenie oporu jednostek pływających na

wodzie płytkiej.

str. 6

2.2. Odbyte szkolenia

2009– Workbench 2 – geometria, siatki, CFD post

Szkolenie związane było ze zdobyciem wiedzy z zakresu nowych metod

modelowania siatki numerycznej. Podczas szkolenia udoskonalono ponadto

umiejętność prawidłowej budowy siatki obliczeniowej oraz definiowania warunków

brzegowych obliczeń przepływowych w aspekcie ich wpływu na jakość wyników

analiz numerycznych.

2013 – Zarządzanie Projektami (szkolenie i warsztaty praktyczne)

W ramach szkolenia zdobyto wiedzę teoretyczną, kompetencje i umiejętności

zarządzania interdyscyplinarnym zespołem naukowym.

2014 – Zintegrowane Zarządzanie Projektami. Kompendium Project Managera.

W ramach szkolenia podniesiono wiedzę, kompetencje i umiejętności zarządzania

interdyscyplinarnym zespołem naukowym.

2016 – Szkolenie z doskonalenia techniki jazdy Szkoły Jazdy SUBARU – szkolenie związane

z zainteresowaniami pozanaukowymi

3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach

naukowych

2005 – 2008 – Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji

i Eksploatacji Maszyn, Zakład Modelowania Maszyn i Urządzeń

Hydraulicznych oraz Statków Śródlądowych – asystent

2008 – 2014 – Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji

i Eksploatacji Maszyn Zakład Modelowania Maszyn i Urządzeń

Hydraulicznych oraz Statków Śródlądowych – adiunkt

2015 – Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Konstrukcji

i Badań Maszyn – adiunkt

str. 7

4. Osiągnięcie naukowe

4.1. Tytuł osiągnięcia naukowego

Tytułem osiągnięcia naukowego wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca

2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki

(Dz. U. 2016 r. poz. 882 ze zm. w Dz. U. z 2016 r. poz. 1311.) jest:

Metoda projektowania i modernizacji maszyn oraz układów przepływowych z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów

Metodę przedstawiono w monografii o tym samym tytule.

4.2. Autor, tytuł publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa, recenzenci wydawniczy

Autor: Maciej Zawiślak

Tytuł publikacji: Metoda projektowania i modernizacji maszyn oraz układów przepływowych

z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów

Rok wydania: 2017

Nazwa wydawnictwa: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, liczba stron 309

ISBN 978-83-7143-472-6

Recenzenci wydawniczy: prof. dr hab. inż. Jan Kulczyk

dr hab. inż. Jarosław Bartoszewicz, prof. PP

4.3. Omówienie celu naukowego pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich

wykorzystania

4.3.1. Wprowadzenie

Dynamiczny postęp w dziedzinie nauk technicznych w ciągu ostatnich dziesięcioleci

spowodował konieczność rozwoju narzędzi matematycznych i numerycznych

wspomagających rozwiązywanie licznych problemów naukowych i inżynierskich

w projektowaniu, poprawie sprawności oraz parametrów użytkowych maszyn i urządzeń.

Numeryczna mechanika płynów, przy odpowiednim podejściu naukowym i doświadczeniu

praktycznym użytkownika, jest idealnym narzędziem do poprawy klasycznych metod

stosowanych w projektowaniu maszyn przepływowych. Powszechnie wykorzystywane

str. 8

metody klasyczne projektowania powstawały na przestrzeni lat, na bazie doświadczeń

projektantów, wyprowadzeń zależności matematycznych oraz badań doświadczalnych

i dotyczą zazwyczaj konkretnej grupy urządzeń (np. pomp, wentylatorów, zaworów), a nie

całych układów przepływowych. Metody te cechują ponadto pewne ograniczenia, ponieważ

nie wszystkie zachodzące zjawiska można przewidzieć (w szczególności w aspekcie

działania całego układu przepływowego) i zaobserwować. Dopiero metody CFD umożliwiają

obserwację całości przepływu w przestrzeni wirtualnej i poprawę elementów/systemów

przepływowych w obszarach, których w metodach klasycznych nie można było

zidentyfikować.

Można zaryzykować stwierdzenie, że wszystkie klasyczne metody projektowania maszyn

i urządzeń przemysłowych (a szczególnie całych układów) wymagają weryfikacji. Przede

wszystkim dotyczy to poprawy ogólnej sprawności i energochłonności urządzeń i systemów

przepływowych dużej mocy. Obecnie skuteczne projektowanie sprawnych, przepływowych

urządzeń przemysłowych bez stosowania metod CFD wydaje się wręcz niemożliwe.

Metody CFD umożliwiają dodatkowo (w przeciwieństwie do klasycznych metod

projektowania) analizowanie urządzeń przepływowych wraz z ich otoczeniem. Można tu

przytoczyć prosty przykład wentylatora swobodnie montowanego w wyrobisku kopalnianym.

Metody klasyczne pozwalają na zaprojektowanie go, natomiast nie umożliwiają wykonania

analizy wpływu kształtu czerpni powietrza na zjawiska przepływowe. Dopiero metody

numeryczne CFD umożliwiają obserwację przepływu w całym układzie i wyciągnięcie

odpowiednich wniosków.

Wieloletnie doświadczenia naukowe, również we współpracy z przemysłem,

w obszarze konstrukcji maszyn przepływowych oraz innych obiektów i systemów

technicznych związanych ściśle z przepływem płynu, skłoniły mnie do przedstawienia

możliwości zastosowania numerycznej mechaniki płynów (CFD – Computational Fluid

Dynamics) jako bardzo skutecznego narzędzia, do rozwiązywania problemów z pogranicza

nauki i inżynierii, a przede wszystkim do zdefiniowana metody projektowania i modernizacji

maszyn oraz układów przepływowych z zastosowaniem CFD.

Metoda, z której zastosowaniem można projektować lub modernizować zarówno

pojedyncze maszyny, jak i całe systemy przepływowe jest pierwszą uniwersalną metodą

projektowania z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów.

str. 9

4.3.2. Uzasadnienie podjęcia studiów nad tematyką i jej zasadności w kontekście rozwoju nauki

Podczas dotychczasowej pracy naukowej w obszarze projektowania i modernizacji

maszyn oraz układów przepływowych stwierdziłem i przeanalizowałem niedoskonałości

stosowanych klasycznych metod projektowania w obszarze mi.in. wyznaczania oporu

statków na wodzie płytkiej. Dzięki zastosowaniu numerycznej mechaniki płynów w 2005 roku

zaproponowałem metodę własną, stosowaną do dnia dzisiejszego w Centrum Techniki

Okrętowej w Gdańsku.

Bazując na doświadczeniu naukowym oraz praktycznym w roku 2012, biorąc udział

w jednym z projektów strategicznych, opracowałem również metodę projektowania kotłów

energetycznych dla technologii spalania w atmosferze utleniającej z zastosowaniem CFD.

Stosując numeryczną mechanikę płynów opracowałem zatem dwie autorskie metody

szczegółowe:

• Metoda wyznaczania oporów kadłuba statku na wodzie płytkiej

• Metoda projektowania pyłowych kotłów energetycznych w technologii spalania

OXY

Osiągnięcia te skłoniły mnie rozpoczęcia badań nad opracowaniem uogólnionej metody

projektowania maszyn i układów przepływowych z zastosowaniem numerycznej mechaniki

płynów.

W celu potwierdzenia potrzeby opracowania metody przeprowadzono dwuetapowe

studium literaturowe:

1) ETAP 1 – analiza publikacji w celu zapoznania się z problemami, które

rozwiązywane są obecnie dzięki CFD w różnych obszarach nauki:

• Energetyce

• Modelowaniu zjawisk aerodynamicznych i hydrodynamicznych

• Budownictwie oraz ochronie zdrowia i środowiska człowieka

• Inżynierii chemicznej, bioinżynierii i biotechnologii

2) ETAP 2 – analiza publikacji w zakresie metod projektowania maszyn

i urządzeń przepływowych oraz teorii projektowania inżynierskiego.

Na podstawie wnikliwej analizy stwierdzono:

• brak uogólnionej, syntetycznej metody projektowania maszyn i układów

przepływowych

• liczne błędy metodologiczne i projektowe w pracach naukowych oraz projektach

technicznych dotyczących maszyn i układów przepływowych

str. 10

• konieczność opracowania metody pozwalającej na prowadzenie prac naukowych

oraz projektowych w obszarze budowy i eksploatacji zarówno maszyn, jak i układów

przepływowych w sposób pozwalający na redukcję a wręcz eliminację najczęściej

popełnianych błędów.

Zjawiska związane z przepływem medium roboczego (gazowego lub ciekłego)

towarzyszą niewątpliwie większości maszyn oraz systemów technicznych wpływając

w większym lub mniejszym stopniu na ich sprawność, trwałość i niezawodność.

Analiza problemów naukowych związanych z badaniem wpływu zjawisk przepływowych

na etapie projektowania i eksploatacji maszyn i systemów technicznych, a w efekcie

opracowanie oryginalnej metody projektowania i modernizacji maszyn oraz układów

przepływowych z zastosowaniem metod numerycznej mechaniki płynów, stanowi znaczący

wkład w rozwój dyscypliny naukowej Budowa i Eksploatacja Maszyn.

4.3.3. Cel naukowy pracy

Celem naukowym pracy było opracowanie metody projektowania i modernizacji maszyn

oraz układów przepływowych z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów w oparciu

o dotychczasowe osiągnięcia nauki, oraz doświadczenia własne w sposób:

• ujmujący problem całościowo i logicznie,

• przedstawiający kolejność postępowania i wykorzystując do rozwiązań w skali

mikro istniejące metody, w tym przede wszystkim oprogramowanie CFD,

• proponujący rozwiązanie zadań brzegowo-początkowych przez profesjonalne,

kompleksowe, zintegrowane oraz interaktywne podejście.

4.3.4. Charakterystyka monografii

.

W monografii przedstawiono przykłady zastosowania metod numerycznych

w modelowaniu i symulacji procesów zachodzących z udziałem płynów (cieczy i gazów)

w zróżnicowanych warunkach, założeniach oraz dla osiągnięcia różnych celów naukowych

oraz utylitarnych. Przedstawiono obszary techniczne gdzie istnieją wytyczne i zalecenia do

projektowania oraz obszary gdzie takich wytycznych praktycznie nie ma.

W celu wprowadzenia w podstawy teoretyczne numerycznej mechaniki płynów,

w rozdziale drugim przedstawiono i krótko scharakteryzowano podstawowe właściwości

płynów, rodzaje stosowanych metod badawczych, podstawowe równania opisujące przepływ

oraz podstawy teoretyczne metody RANS. Przedstawiono również etapy projektowania w

str. 11

modelowaniu CFD, omawiając poszczególne kroki budowy modelu geometrycznego,

dyskretnego, wyboru modelu obliczeniowego, warunków brzegowych oraz interpretacji

wyników obliczeń. Określono także miejsce CFD w projektowaniu.

W rozdziale trzecim zaprezentowano wyniki analizy trendów aplikacyjnych

numerycznej mechaniki płynów, rozdzielając je tematycznie na cztery główne obszary:

1) energetykę, 2) modelowanie zjawisk aerodynamicznych i hydrodynamicznych,

3) budownictwo i ochronę zdrowia człowieka, 4) inżynierię chemiczną, bioinżynierię

i biotechnologię. Przytoczono również najbardziej oryginalne i interesujące naukowo,

zdaniem autora, publikacje w danym obszarze zastosowań.

W kolejnych rozdziałach pracy omówiono najbardziej interesujące, pod względem

naukowym oraz osiągniętych rezultatów, przykłady badań własnych autora tej monografii,

w których zastosowano narzędzia numerycznej mechaniki płynów. Tę część rozpoczyna

rozdział czwarty, w którym opisano zastosowanie metod CFD w rozwiązywaniu problemów

jednostek pływających. Zaprezentowano podstawowe zagadnienia związane z jednostkami

pływającymi, takie jak fizyczne czynniki i uwarunkowania powstawania oporu ruchu statku

i metody wyznaczania oporu. Następnie przedstawiono przykłady wyznaczania oporu

całkowitego barek dla wody płytkiej oraz analizę pod kątem możliwości zalewania pokładu

jednostki pływającej i mostu przeprawowego.

W rozdziale piątym opisano doświadczenia autora w złożonym modelowaniu

procesów spalania węgla. Omówiono szczegółowo modele CFD w procesie spalania oraz

teorię modelowania spalania z uwzględnieniem radiacji i chemizmu formowania się

zanieczyszczeń. Sposób zastosowania modeli podano na przykładzie obiektu rzeczywistego

– pieca opadowego. Przedstawiono również przykład modelowania części konwekcyjnej

kotła i przykład obliczeń pieca rusztowego.

Rozdział szósty jest poświęcony modelowaniu przepływu powietrza i spalin przez

kanały przemysłowe. Rozdział podzielono tematycznie na dwa główne zagadnienia różniące

się charakterem przepływającego medium: kanały wentylacyjne powietrza czystego oraz

kanały spalin. Przedstawione przykłady z obu przypadków różniły się również geometrią oraz

celem wykonywanych symulacji. W rozdziale omówiono: określenie wymiarów wyrobisk

dolotowych do głównego szybu wentylacyjnego, poprawę sprawności instalacji przepływowej

przez modernizację dolotu powietrza procesowego do wentylatorów, analizę przepływu

powietrza pierwotnego i wtórnego w bloku energetycznym elektrowni. W odniesieniu do

spalin podjęto takie kwestie jak osadzanie się pyłów w kanałach, problem erozji ściernej oraz

poprawa skuteczności działania systemu odpylającego.

W rozdziale siódmym zaprezentowano zagadnienie poprawy sprawności maszyn

i urządzeń z roboczym elementem wirującym. Omówiono najczęściej występujące problemy,

a następnie podano konkretne przykłady rozwiązań problemów eksploatacyjnych takich

str. 12

urządzeń, jak wentylatory (osiowy, promieniowy) oraz pompy wirowej, gdzie skupiono się

w szczególności na kawitacji. Zaprezentowano także przykład ciekawych i nietypowych

obliczeń dotyczących rozpływu oleju w mechanizmie różnicowym pojazdu. Rozdział

zakończono przykładem aplikacji przemysłowej, jaką były obliczenia mieszalnika cieczy

wieloskładnikowej w celu poprawy jego sprawności.

Efekty doświadczeń teoretycznych i praktycznych autora monografii zawarto w ósmym

rozdziale. Omówiono w nim numeryczną mechanikę płynów jako interdyscyplinarną naukę

obliczeniową oraz metodę integracji teorii i eksperymentu. Jest to wprowadzenie do

przedstawienia autorskiej metody projektowania i modernizacji maszyn oraz układów

przepływowych na bazie metod CFD. Podkreślono znaczenie priorytetu przepływowego dla

projektowania i modernizacji maszyn i urządzeń przepływowych, o czym wielu projektantów

zapomina. Wprowadzono wieloetapową analizę danych potrzebnych do projektowania

układów przepływowych. W metodzie podkreślono znaczenie obserwacji zjawisk

przepływowych wizualizowanych za pomocą CFD, podzielonej na trzy etapy, jako głównego

elementu zarówno w diagnostyce, jak i predykcji charakterystyki pracy projektowanych lub

modernizowanych maszyn, albo układów przepływowych. Wprowadzono zestaw dwudziestu

pytań, na które należy odpowiedzieć na etapie wnioskowania w celu oceny rozwiązania

numerycznego (szczegółowo przedstawionych w monografii). Wprowadzono pięć ścieżek

krytycznych w procesie projektowania, które prowadzą do terminacji projektu.

4.3.5. Opis autorskiej metody projektowania i modernizacji maszyn i układów przepływowych z zastosowaniem numerycznej mechaniki płynów

Mechanika płynów, będąca działem mechaniki ośrodków ciągłych zajmującym się analizą

ruchu płynu, to także dziedzina techniki i działalności inżynierskiej. Nie będzie bowiem

przesadą stwierdzenie, że większość procesów przemysłowych, w sposób oczywisty, bazuje

na zjawiskach występujących w obszarze mechaniki płynów. Oczywistość ta wiąże się

często ze specyficznym, branżowym nazewnictwem (niestosującym bezpośrednio pojęć

ciecz, gaz lub płyn). Jednak analiza większości projektów inżynierskich i technicznych

wskazuje, że zachodzące na obiekcie technicznym zjawiska fizyczne, determinujące często

proces projektowania, choć częściowo można opisać za pomocą modeli z obszaru

komputerowej mechaniki płynów (Computational Fluid Mechanics) nazywanej również

numeryczną mechaniką płynów.

Numeryczna mechanika płynów (rys. 1) jako dział nauk obliczeniowych, jest dziedziną

badań o charakterze interdyscyplinarnym w następujących obszarach:

− mechaniki płynów (bazowej dyscypliny naukowej lub inżynierskiej, kładącej nacisk

na wiedzę oraz właściwą interpretację uzyskanych rezultatów badań),

str. 13

− informatyki (zagadnienia efektywności metod i algorytmów numerycznych, ich

złożoności obliczeniowych oraz realizacji komputerowych),

− matematyki (precyzja sformułowań aproksymacyjnych i badanie ich właściwości,

takich jak zbieżność, dokładność oraz funkcje optymalizacyjne),

− termodynamiki (zjawiska przemian gazowych),

− chemii (właściwości płynów jako indywiduów chemicznych).

Rys. 1. Graficzna interpretacja interdyscyplinarnego ujęcia numerycznej mechaniki płynów

Interdyscyplinarność nauki komputerowej, jaką jest numeryczna mechanika płynów oraz

celowości jej stosowania do rozwoju mechaniki płynów, wynikają ze specyfiki podstawowego

równania, na którym bazuje cała dyscyplina – równania Naviera-Stokesa. Mogłoby się

wydawać, że sytuacja, w której zjawiska zachodzące w analizowanych przepływach definiuje

jedno równanie jest znacznym ułatwieniem dla badaczy. W rzeczywistości rozwiązanie tego

równania dla istotnej klasy przepływów nie jest możliwe. Jest to jeden z siedmiu tzw.

problemów milenijnych matematyki. Nadal aktualna jest ufundowana w 2000 r. przez Clay

Mathematics Institute nagroda w wysokości 1 miliona dolarów dla naukowca, który wykaże

matematyczną jednoznaczność rozwiązań tego pozornie prostego równania.

Ze względu na tę zasadniczą trudność rozwój mechaniki płynów na przestrzeni wieków

odbywał się powoli i właściwie dopiero w ostatnich dziesięcioleciach można mówić

o znacznym postępie, zapoczątkowanym pracami genialnego obserwatora przepływów

Ludwiga Prandtla, a następnie rozwojem metod numerycznych (metod CFD), bazujących na

metodzie RANS, które dzięki podejściu iteracyjnemu umożliwiają uzyskanie zbioru

przybliżonych rozwiązań nierozwiązywalnych matematycznie równań.

str. 14

Należy tu podkreślić nieprzypadkowe użycie słowa obserwator w odniesieniu do postaci

Ludwika Prandtla. Mechanika płynów i wszystkie teorie z nią powiązane w dużej mierze

polegają bowiem na obserwacji. Najlepszym przykładem jest wykorzystanie obserwacji

przepływowych występujących naturalnie w przyrodzie, na podstawie których można z całą

pewnością wyciągać wnioski mogące znaleźć zastosowanie podczas projektowania maszyn

i urządzeń przepływowych. Można by przewrotnie powiedzieć, że płynu nie należy „uczyć”,

jak ma płynąć, a należy mu jedynie „nie przeszkadzać”. Obserwacja przepływu, a dla CFD

obserwacja wizualizacji wyników obliczeń przepływu (w tym animacja) jest podstawą procesu

wnioskowania (w zasobach Internetu można spotkać również tzw. żart branżowy w postaci

humorystycznego tłumaczenia skrótu CFD jako Colour Fine Drawing, tj. kolorowe, ładne

rysowanie). Z tego względu często pełnowartościowymi wynikami badań są rysunki oraz,

w przepływach niestacjonarnych, animacje obrazujące analizowane parametry przepływu

(np. pola ciśnień, prędkości, stężeń, linie prądu, pola temperatur).

Wiadomo, że poznanie rzeczywistości i analiza zjawisk możliwe są w wyniku

postępowania doświadczalnego (empirycznego) oraz teoretycznego. Zatem można przyjąć,

że doświadczenie i teoria stanowią dwa powszechne, fundamentalne filary nauki.

Niewątpliwie doświadczenie sugeruje i uwiarygodnia teorię, natomiast teoria sugeruje

i interpretuje doświadczenie. Metody obliczeniowe mają istotne znaczenie zarówno w fazie

tworzenia nowej teorii, jak i wspomagania eksperymentu.

Sugerowanie teorii może nastąpić z jednej strony dzięki wykonywaniu bardzo dokładnych

obliczeń na bazie wyników eksperymentu. Z drugiej strony teoria umożliwia interpretację

wyników otrzymanych z zastosowania metod komputerowych.

Należy również pamiętać, że metody numeryczne, jak CFD, mogą dostarczać informacji

o zjawiskach, których badanie eksperymentalne jest trudne czy wręcz niemożliwe (przez

modelowanie i symulacje rzeczywistych procesów – np. procesów: spalania, odlewniczych,

przepływu płynów o parametrach nadkrytycznych). Obliczenia CFD mogą umożliwić

uniknięcie wpływu tzw. efektu skali w opływie swobodnym przez modelowanie obiektów

w rozmiarach rzeczywistych. Dzięki wykonanym symulacjom można również sugerować

rodzaj i typ eksperymentu, analizować jego wynik czy wspomagać sterowanie aparatury

pomiarowej (sugerować lokalizacje punków monitoringu itp.). Eksperyment dostarcza

również danych, które dzięki symulacji komputerowej mogą być podstawą powiązania teorii

z doświadczeniem.

Najważniejszymi cechami numerycznej mechaniki płynów w aspekcie zastosowania teorii

i eksperymentu do projektowania inżynierskiego są:

- kompleksowość modelowanych zjawisk

- możliwość eliminacji eksperymentu

- wizualizacja zjawisk.

str. 15

Należy podkreślić, że CFD, ze względu na swoją specyfikę, nie jest typowym narzędziem

inżynierskim (jak to często bywa w oprogramowaniu typu CAE), a naukowym. Jak

wspomniano, aby poprawnie z niego korzystać, należy mieć wiedzę obejmującą kilka

obszarów nauki. Na podstawie programów CFD można jednak stworzyć typowe narzędzie

inżynierskie, tzw. nakładkę na system. Umożliwia ona obliczanie jednego branżowego

rozwiązania technicznego bez szerszego zgłębiania teorii przepływu.

Interpretowanie wyników symulacji polega głównie na obserwacji modelowanych zjawisk

przepływowych. Obserwację wyników można podzielić na:

1) fizyczność rozwiązania

2) analizę ryzyka

3) adekwatność wyników do celów.

Metody CFD, przy odpowiednim podejściu naukowym i doświadczeniu praktycznym

użytkownika, są idealnym narzędziem do poprawy klasycznych metod stosowanych

w projektowaniu maszyn przepływowych. Powszechnie wykorzystywane metody klasyczne

powstawały na przestrzeni lat, na bazie doświadczeń projektantów, wyprowadzeń zależności

matematycznych oraz badań doświadczalnych. Mają one jednak pewne ograniczenia,

ponieważ nie wszystkie zachodzące zjawiska można przewidzieć (w szczególności

w aspekcie działania całego układu przepływowego) i zaobserwować. Dopiero metody CFD

umożliwiają obserwację całości przepływu w przestrzeni wirtualnej i poprawę

elementów/systemów przepływowych w obszarach, których w metodach klasycznych nie

można było zidentyfikować. Można zaryzykować stwierdzenie, że wszystkie klasyczne

metody projektowania maszyn i urządzeń przemysłowych (a szczególnie całych układów)

wymagają weryfikacji. Przede wszystkim dotyczy to poprawy ogólnej sprawności

i energochłonności urządzeń i systemów przepływowych dużej mocy. Obecnie skuteczne

projektowanie sprawnych, przepływowych urządzeń przemysłowych bez stosowania metod

CFD wydaje się wręcz niemożliwe.

Podczas projektowania instalacji przemysłowej ważne jest jasne sprecyzowanie

znaczenia poszczególnych zjawisk zachodzących w instalacji i nadanie im priorytetów

w procesie projektowania. Jeśli jest to instalacja, w której dominujące znaczenie mają

procesy przepływowe, to priorytet w procesie projektowania, w oczywisty sposób, powinny

mieć zjawiska związane z przepływem. Niestety, bardzo często można spotkać się

z sytuacją, w której priorytetowe znaczenie nadaje się branży budowlanej przygotowującej

np. wytyczne pod konstrukcję hali produkcyjnej. Określa się położenie elementów linii

technologicznej, a potem następuje dowolne łączenie elementów systemu przepływowego

dopasowane do wytycznych branży budowlanej. W efekcie „omija się” kanałami

procesowymi filary, belki stropowe itp. Powoduje to niekorzystne przepływowo

str. 16

poprowadzenie kanałów przepływowych, co w konsekwencji powoduje szybsze ich zużycie

oraz pracę układu ze sprawnością mniejszą niż oczekiwana.

Schemat metody projektowania i modernizacji maszyn oraz układów przepływowych z zastosowaniem CFD

Projektowanie techniczne w obecnych czasach wymaga stosowania zasad i praw z wielu

dziedzin nauki, między innymi z teorii informacji, teorii systemów oraz podejmowania decyzji

w celu doboru odpowiednich metod analizy i syntezy. Wynikiem postępowania

projektotwórczego jest rozwiązanie – projekt. Projekt musi być:

− adekwatny – stanowić rozwiązanie ściśle określonego problemu (zadania

projektowego),

− trafny – czyli zgodny z przyjętymi kryteriami oceny oraz współczesnym stanem

wiedzy,

− wykonalny – rozwiązanie problemu musi być możliwe do zrealizowania

w praktyce technicznej.

Wynikiem, częściowo opisanego w tej książce, doświadczenia autora w modelowaniu

zjawisk przepływowych dla obiektów istniejących i nowo projektowanych jest stworzenie

metody postępowania w projektowaniu maszyn i układów przepływowych (rys. 2).

W metodzie podkreślono znaczenie wnioskowania na podstawie obserwacji,

w procesie projektowania tej grupy urządzeń i systemów technicznych.

Większość przedstawionych w książce przykładów wykonanych przy zastosowaniu

opisanej autorskiej metody zostało wdrożonych do praktyki gospodarczej, potwierdzonych

badaniami i zweryfikowanych w długookresowej eksploatacji, co uzasadnia stosowanie

opracowanej metody w praktyce projektowej.

Autorska metoda ujmuje problem projektowania i modernizacji maszyn i układów

przepływowych całościowo, w sposób logiczny przedstawiając kolejność postępowania

i wykorzystując do rozwiązań w skali mikro istniejące metody – przede wszystkim metody

CFD.

W literaturze krajowej i zagranicznej brak jest kompleksowego podejścia, integracji

baz danych, wizji lokalnych, wyników eksperymentalnych i oprogramowania

specjalistycznego. Metoda ta proponuje rozwiązanie zadań brzegowo-początkowych poprzez

profesjonalne, zintegrowane, interaktywne podejście.

str. 17

Rys. 2. Schemat metody projektowania i modernizacji maszyn i układów przepływowych z zastosowaniem programów CFD

Pomimo istnienia licznych publikacji poświęconych metodom projektowania maszyn

i systemów technicznych nie spotkano się z publikacjami poświęconymi metodom

projektowania maszyn i układów przepływowych w ujęciu całościowym, które wymagają

specyficznego podejścia do projektowania z uwzględnieniem priorytetów przepływowych.

Prezentowane w publikacjach metody ogólne projektowania, których przykładem są

metody przedstawione przez takich autorów jak Dietrich i inni, Dziama, Pahl, Tarnowski,

Khandani, Kowalski, Osiński, jak również metody zorientowane na specyficzne problemy, jak

str. 18

na przykład problemy eksploatacyjne (np. Żółtkowski i inni) czy problemy logistyczne (np.

Rohatyński i inni) oraz metody proponujące zastosowanie komputerowego wspomagania

projektowania (np. Pawłowski) mogą zostać opisane według ogólnego schematu

przedstawionego na rysunku rys. 3.

Rys. 3. Schemat klasycznej metody projektowania technicznego

Umiejscowienie autorskiej metody projektowania i modernizacji maszyn oraz układów

przepływowych z zastosowaniem CFD na tle obszaru poznawczego i utylitarnego

przedstawiono na rysunku 4.

Rys. 4. Umiejscowienie metody na tle obszaru poznawczego i utylitarnego

Podstawowym etapem w metodzie projektowania z zastosowaniem metod CFD (jak

również w innych projektach) jest prawidłowe i precyzyjne sformułowanie problemu. Należy

zdefiniować obszar techniczny i naukowy, którego dotyczy problem, obiekt oraz procesy

w nim zachodzące (np. chemiczne), a także określić przesłanki do podjęcia problemu.

Konieczne jest również szacunkowe określenie zakresu układu, który powinien być objęty

analizą przepływową. Od tego istotnie zależy dalsze postępowanie – jest to wstępne

str. 19

przyjęcie lub odrzucenie wyzwania projektowego w zależności od możliwie obiektywnej

oceny projektanta co do realnych możliwości wykonania zadania.

Następnym etapem jest analiza i weryfikacja posiadanych danych, np. aktualności

posiadanej dokumentacji technicznej dla istniejącej instalacji (z wprowadzonymi wszystkimi

ewentualnymi zmianami remontowymi) oraz parametrów dotyczących przepływu. Zazwyczaj

na tym etapie diagnozowane są braki w zakresie podstawowych, niezbędnych do realizacji

projektu danych, a czasami identyfikowany jest brak możliwości ich pozyskania z różnych

przyczyn. Zdarzają się sytuacje, w których pewne informacje są niejawne, a nawet ściśle

chronione, tzw. Know-how (np. skład mieszaniny płynu – medium roboczego w układzie).

Punktem krytycznym są też ograniczenia stawiane przez zleceniodawcę – oczekiwanie przez

zleceniodawcę osiągnięcia zakładanego efektu przy braku jakiejkolwiek ingerencji

w geometrię czy położenie elementu/układu przepływowego nie jest czymś rzadko

spotykanym. Na pozór prozaiczne lokalne uwarunkowania techniczne, np. wszelkiego

rodzaju przeszkody budowlane (słupy, filary ciągi komunikacyjne, przejście medium do

następnych faz produktu, możliwości mocowania i fundamentowania), czasem ograniczają

możliwość poprawy czy projektowania nowego elementu przepływowego. Jest to,

wspomniany wcześniej, brak zachowania priorytetu przepływowego. Podjęcie decyzji

o zasadności realizacji projektu na tym etapie musi poprzedzić dogłębna analiza

zgromadzonych materiałów. Jeśli zostanie stwierdzone, że napotkane ograniczenia będą

prowadziły do niepowodzenia projektu, na tym etapie należy go zakończyć.

Istotnym etapem realizacji metody jest konieczne przeprowadzenie wizji lokalnej. Jest

ona nieodzowna przy projektowaniu zarówno nowych, jak i modernizacji istniejących

układów i elementów przepływowych. Na tym etapie często okazuje się, że posiadane

(przekazane) materiały nie są jednak kompletne, a narzucone wcześniej ograniczenia są

mniejsze lub, co gorsza, większe niż na początku twierdzono. Wizja lokalna umożliwia także

stwierdzenie, czy istnieją możliwości techniczne do wykonania dodatkowych pomiarów

i zdobycia dodatkowych danych projektowych (np. obecność włazów, króćców

pomiarowych). Można również określić zasadność przeprowadzenia badań inwazyjnych.

Gdy istnieje możliwość przeprowadzenia badań nieinwazyjnych, określa się miejsce

wykonania takich pomiarów. Podczas wizji lokalnej można również określić, czy istnieje

swobodny i bezpieczny dostęp do poszczególnych elementów układu. Wizja lokalna jest

szczególnie ważna dla zbierania danych projektowych; często również determinuje

zasadność kontynuacji realizacji projektu.

Po zakończeniu poprzednich etapów dochodzi się do etapu analizy oceny wrażliwości

układu na projektowany element. Na tym etapie należy ocenić precyzyjnie, jak duży obszar

należy analizować i modelować przepływowo oraz ustalić, czy w instalacji nie będą

prowadzone inne prace modernizacyjne. Obszar, który podlega analizie, powinien być na

str. 20

tyle duży, aby obejmował wszystkie wpływy zewnętrzne, które mogą powodować pracę

projektowanego elementu poza punktem maksymalnej sprawności. Należy pamiętać

o priorytecie przepływowym dla takich układów oraz ich zachowaniu, co często jest

niemożliwe ze względu na zewnętrzne warunki techniczne i budowlane.

Na tym etapie projektowania może dojść do terminacji projektu z powodu zbyt dużego

obszaru, który należy przyjąć do obliczeń lub braku możliwości zachowania priorytetu

przepływowego.

Metoda projektowania i modernizacji maszyn i układów przepływowych z zastosowaniem

CFD nie może nie uwzględniać elementów teorii zawartej w metodologii projektowania

technicznego. Niestety, bardzo często jest ona pomijana podczas pracy projektantów.

W efekcie powstają urządzenia i modernizacje urządzeń w utartych schematach (bez

innowacji czy nowego spojrzenia na zagadnienie). Układy przepływowe to systemy z dużym

potencjałem do wprowadzenia nowych rozwiązań technicznych, dzięki czemu są często

idealnym obiektem do prac metodologicznych. Jak zaobserwowano na podstawie własnych

doświadczeń oraz studium literaturowego, wychodzenie poza schematy często daje bardzo

dobre wyniki poprawy wydajności (sprawności) czy innych parametrów maszyn i urządzeń

przepływowych.

Warto tu wspomnieć o dwóch metodach innowacyjnego projektowania technicznego:

− Gordona – podejście syntetyczne

− G.S.Altszullera, zwana ARIZ (z języka rosyjskiego: ałgoritm rieszenija

izobrietatielskoj zadaczi)

Dzięki stosowaniu elementów metodologii projektowania technicznego jesteśmy w stanie

uzyskać zbiór nieoczywistych (w tym również nietypowych) koncepcji projektowych danego

problemu, które często na etapie modelowania i symulacji okazują się rozwiązaniami

najkorzystniejszymi.

Podstawą metody projektowania i modernizacji maszyn i układów przepływowych

z zastosowaniem metod CFD są symulacje przepływowe, w których należy podkreślić pewne

jego elementy.

Jednym z nich jest utworzenie geometrii rozwiązania w przestrzeni wirtualnej. Na

początku należy zdefiniować, czy celem projektu jest poprawa istniejącego

urządzenia/układu, czy jest to zupełnie nowe urządzenie/układ. W pierwszym przypadku

należy do obliczeń zbudować geometrię urządzenia/układu poprawianego, a następnie

przejść do geometrii wariantowej. Gdy celem projektu jest zaprojektowanie nowego

urządzenia, trzeba przejść do tworzenia geometrii wariantowej. Jest to istotne dla analizy

wielkości obszaru obliczeń – wprowadzane modyfikacje muszą mieścić się na tyle

w dziedzinie obliczeniowej, aby wpływ warunków brzegowych był dokładnie taki sam dla

każdego wariantu geometrii. Umożliwia to zapewnienie podobnej wielkości (w większości

str. 21

takiej samej) modelu dyskretnego, co jest związane również z zachowaniem błędu

numerycznego na tym samym poziomie. Podejście takie powoduje, że parametry obliczeń

i relaksacji oraz szybkość zbiegania się obliczeń również będą na zbliżonym poziomie.

Tworzenie modelu dyskretnego powinno przebiegać zgodnie z zaleceniami co do budowy

poprawnego modelu dyskretnego.

Innym istotnym elementem jest wybór modelu matematycznego. Warto przypomnieć, że

modele matematyczne tylko w przybliżeniu określają fizykę zjawiska. Im bardziej

skomplikowany przepływ, tym więcej stałych i współczynników jest potrzebne do

poprawnego określenia przepływu. Wtedy należy zadecydować, czy dostępne modele

matematyczne są wystarczające, aby poprawnie zamodelować przepływ i przeprowadzić

proces projektowania. Jeśli nie dysponujemy istotnymi danymi do modelu matematycznego,

na tym etapie należy zakończyć proces projektowania.

Następnie przeprowadza się dalsze kroki w obliczeniach CFD: założenia warunków

brzegowych i początkowych oraz sposobu dyskretyzacji równań parametrów relaksacji,

a także samych obliczeń aż do momentu uzyskania zbieżności.

Przy diagnostyce wszelkich układów przepływowych podstawą jest obserwacja

przepływu i jego zjawisk. Etap wnioskowania na podstawie obserwacji przepływu jest zatem

jednym z najważniejszych i zarazem najbardziej charakterystycznych etapów metody

projektowania maszyn, urządzeń i systemów przepływowych. Można wyróżnić tu trzy główne

elementy obserwacyjne:

Pierwszym jest stwierdzenie, czy wyniki są fizyczne, a jeśli nie, wyjaśnienie, co jest

przyczyną zaistniałej sytuacji. Przyczyną może być problem z modelem dyskretnym, jego

jakością, brakiem dostatecznych zagęszczeń w dziedzinie lub warstwie przyściennej. Może

również wiązać się z modelem matematycznym, błędnymi parametrami, stałymi równania,

kolejnością wyznaczania wielkości poszukiwanych. Wtedy należy powrócić do modelu

dyskretnego lub do modelu matematycznego i dokonać odpowiedniej ich korekty. Jeśli wyniki

są fizyczne, przechodzi się do drugiego elementu – analizy ryzyka. Ten etap jest

najtrudniejszy w ocenie rozwiązania. Trudno jest go sparametryzować. Wynika on bowiem

przede wszystkim z doświadczenia projektanta oraz znajomości procesów fizycznych

i fizyczno-chemicznych danego, modelowanego, zjawiska przepływowego. Na tym etapie

można popełnić duży błąd, oceniając zjawisko ryzykowne jako zjawisko z brakiem ryzyka.

Można podjąć próbę zdefiniowania parametrów w celu oceny ryzyka poszczególnych

zagadnień przepływowych, natomiast trudno tu określić kryterium globalne dla nich

wszystkich. Choć ryzyko jest pojęciem interdyscyplinarnym, wieloznacznym i złożonym

(inaczej definiują je inżynierowie, inaczej ekonomiści, a inaczej lekarze czy prawnicy),

wszystkie jego definicje mają pewien obszar wspólny, skupiony wokół prawdopodobieństwa

zaistnienia zdarzenia niekorzystnego.

str. 22

Ryzyko projektu, związane z technicznymi warunkami jego realizacji, zostało

wyodrębnione przez badaczy, a zarządzanie ryzykiem projektowym definiuje się jako

identyfikację, kontrolowanie i decydowanie w celu ograniczenia ryzyka oraz ochrony przed

zagrożeniami.

Według Ch. Chapmana i S. Warda ryzyko to „implikacje istnienia znacznej niepewności

odnoszącej się do poziomu rezultatów, które mogą być osiągnięte przez projekt”.

Podkreślają oni również, iż źródłem ryzyka jest każdy czynnik, który oddziałuje na parametry

i wyniki projektu, przy czym ryzyko znacznie zwiększa się wówczas, kiedy oddziaływanie to

jest niepewne, a jego wpływ na osiągnięcia projektu jest znaczny.

Mając na uwadze powyższe definicje, w zaproponowanej metodyce, jako zbyt duże

ryzyko związane z realizacją techniczną projektu, przyjęto zbyt duże uzależnienie przebiegu

zjawiska przepływowego w urządzeniu/systemie przepływowym od istotnych (w ocenie

projektanta) czynników, których zaistnienie spowoduje bezpośrednie uszkodzenie

urządzenia/systemu, jego awarię, bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi (np.

rozszczelnienie się instalacji) oraz utratę zakładanych parametrów funkcjonalnych.

Jeśli oceniane zjawisko jest zdaniem projektanta zbyt ryzykowne, wówczas powraca się

do modelu geometrycznego i dokonuje jego korekty (przeprojektowuje potencjalnie

niebezpieczny element instalacji), wykonując ponownie całe modelowanie CFD.

Trzecim elementem jest wnioskowanie dotyczące zgodności wyników w stosunku do

celów projektu. Można rozróżnić tu dwie sytuacje:

1. Kiedy otrzymuje się wyniki fizyczne oraz określone jako „bez ryzyka” lub o niskim

ryzyku, ale niespełniające w pełni założonych celów co do parametrów

sprawności lub innych przepływowych – przechodzi się wtedy do etapu tworzenia

modelu geometrycznego. Należy poprawić model i przejść ponownie cały proces

modelowania. Na końcu procesu trzeba ponownie przejść etap obserwacji

przepływu, w którym można stwierdzić np. że wyniki są niefizyczne lub z ryzykiem

albo że wyniki są poprawne z bardziej zadowalającymi wielkościami wyjściowymi

symulacji. Jeśli udało się poprawić model i wyniki są zadowalające, przechodzi się

do dalszego etapu – jeśli nie – wraca się do modelu matematycznego,

dyskretnego lub geometrii. Takich iteracji może być wiele. Ich liczba zależy od

tego, jak bardzo rygorystycznie podejdzie się do założonych parametrów, które

chce się uzyskać. Może okazać się, że te parametry są nierealne i liczba iteracji

może być nieskończona, ale jednak nie osiągnie się zakładanego efektu. Etap ten

zależy też bardzo od doświadczenia w projektowaniu oraz znajomości zjawisk

przepływowych, ich chemizmu i fizyki.

str. 23

2. Kiedy otrzymuje się wyniki fizyczne, „bez ryzyka”, które umożliwiły osiągnięcie

celu projektu co do poszukiwanych wielkości przepływowych – wówczas

przechodzi się do oceny wykonalności projektu technicznego.

Obserwacja przepływu (wyników symulacji) wymaga pewnego doświadczenia i może

sprawiać trudności początkującym, w zastosowaniu numerycznej mechaniki płynów,

projektantom. Z tego względu w monografii przedstawiono autorski zestaw, podstawowych

dla jakości wyników, pytań, na które należy odpowiedzieć na etapie wnioskowania. Pytania

podzielono na trzy główne obszary obserwacji wyników.

Przedostatnim etapem projektowania maszyn i układów przepływowych jest ocena

wykonalności rozwiązania technicznego. Etap ten zależy przede wszystkim od:

technologiczności, techniczności oraz czynników ekonomicznych (koszty inwestycyjne

i eksploatacyjne) danego rozwiązania. Jest to ostatni etap, na którym możliwa jest terminacja

projektu bez osiągnięcia sukcesu polegającego na wdrożeniu. Oczywiście, terminowanie

projektu na tym etapie jest najbardziej kosztowne, ze względu na poniesione nakłady

i zaangażowanie w proces projektowy. Podczas całego projektowania, szczególnie na etapie

wdrożenia elementów metodologii projektowania technicznego oraz budowy wariantowych

modeli geometrycznych, doświadczony konstruktor – technolog powinien mieć na uwadze

wykonalność projektu i nie dopuszczać rozwiązań technicznych i technologicznych, które na

tym etapie terminują projekt. Jeśli chodzi o analizę ekonomiczną, to trzeba wziąć pod uwagę

wiele jej aspektów: nie tylko sam koszt wytworzenia elementu, ale przede wszystkim koszt

całej inwestycji oraz okres jej zwrotu. Należy bowiem wykazać, że wysoki koszt inwestycyjny

będzie zasadny, biorąc pod uwagę np. wydłużoną żywotność całego układu. Ważny jest tu

też aspekt środowiskowy i bezpieczeństwa pracy, które czasem trudno jest przełożyć na

pieniądze, np. liczba rozszczelnień instalacji w celu przeglądów lub remontów częściowych

ma znaczenie w aspekcie narażenia zdrowia i życia osób obsługujących instalację

z przepływającym, niebezpiecznym medium.

Ostatnim etapem jest wdrożenie wyników projektu, a tym samym jego zakończenie.

Faktycznym sukcesem realizacji projektu dla każdego projektanta (i niewątpliwie wielką

satysfakcją) jest jednak empiryczna weryfikacja założeń, która możliwa jest jedynie po

wdrożeniu i uruchomieniu rozwiązania technicznego. Pełna weryfikacja niekiedy może

zakończyć się nawet po kilku, kilkunastu latach, jeśli dotyczy np. przedłużenia żywotności

układu przepływowego.

Opracowana metoda projektowania jest efektem doświadczeń autora w praktyce

przemysłowej i naukowej. Wszystkie przytoczone w monografii przykłady opierają się na

zdefiniowanej przez autora, oryginalnej metodzie w praktyce (w mniej lub bardziej oczywisty

sposób).

str. 24

Przykład zastosowania metody

Zleceniodawca zwrócił się z zapytaniem o możliwość poprawy sprawności układu

przepływowego. Sformułowano problem jako: poprawa o minimum 3% sprawności układu

przepływowego, składającego się z wentylatora powietrza zasilającego instalację oraz

kanału dolotowego. Przystąpiono do gromadzenia i analizy niezbędnych danych bazowych.

Uzyskano dane dotyczące charakterystyki przepływu (rodzaj medium, ciśnienia w kanale,

temperatury), jednak nie uzyskano niezbędnych danych dotyczących geometrii z powodu

braku dokumentacji technicznej. Znany był jedynie typ i model wentylatora, co uniemożliwiało

wykonanie jego geometrii wewnętrznej, a w dalszej kolejności modelu i obliczeń.

Przeprowadzono wizję lokalną, podczas której oszacowano możliwości

rozbudowy/modyfikacji geometrii (dostępna przestrzeń), jak również dokonano pomiarów

własnych geometrii kanału dolotowego oraz zabudowy wentylatora. Uzyskane dane

przeanalizowano, a następnie, na ich podstawie, dokonano analizy wrażliwości układu

i wybrano obszar do analizy numerycznej – w tym przypadku prosty odcinek kanału wraz

z kolanem. Opierając się na metodologii projektowania inżynierskiego, rozważono możliwe

rozwiązania geometrii, włączając w nie obszar rozwiązań konwencjonalnych i rozwiązań

niekonwencjonalnych dla tego typu instalacji. Zdecydowano się na rozwiązanie

niekonwencjonalne: rurę okrągłą z kierownicami prowadzącymi strugę powietrza. Potem

przystąpiono do obliczeń CFD: wykonano model geometryczny rozwiązania bazowego (na

podstawie pomiarów uzyskanych podczas wizji lokalnej) oraz 12 wariantów jego geometrii

(na podstawie własnej wiedzy i doświadczenia), a następnie zdyskretyzowano modele. Do

obliczeń wybrano model matematyczny (metoda RANS, modele k-epsilon i MRF),

wystarczająco opisujący przepływ. Na podstawie charakterystyki rzeczywistej przepływu

(dane pomiarowe zleceniodawcy) określono warunki brzegowe do modelowania, określono

model dyskretyzacji i parametry relaksacji, a także wykonano serię obliczeń dla wszystkich

wariantów geometrii oraz wariantu bazowego, uzyskując zbieżne wyniki. Ponieważ uzyskano

wyniki fizyczne oraz z uwagi na fakt uzyskania wśród wariantów obliczeń oczekiwanej

poprawy sprawności, nie stwierdzono potrzeby wykonania kolejnych wariantów

geometrycznych.

Dokonano obserwacji uzyskanych wyników w celu wyciągnięcia wniosków z obliczeń.

Z dwunastu wariantów geometrii wybrano trzy o najwyższej sprawności (nieco powyżej 5%

wyższej od wariantu bazowego), z których wyeliminowano jeden, ze względu na

zaobserwowane zawirowanie, mogące z dużym prawdopodobieństwem prowadzić do

występowania zwiększonej emisji drgań i hałasu. Z dwóch pozostałych wariantów,

zbliżonych pod względem uzyskanej sprawności, do wykonania dokumentacji technicznej

wybrano mniej skomplikowany technicznie (co zmniejsza koszty wdrożenia). Rozwiązanie

str. 25

uznano za fizyczne, adekwatne do założonego celu, bez ryzyka braku możliwości

technicznego wdrożenia, oceniono je jako racjonalne i wdrożono do praktyki przemysłowej.

W efekcie uzyskano wyższą niż oczekiwana przez zleceniodawcę sprawność układu, którą,

po wdrożeniu wyników pracy, zweryfikowano pomiarowo przez zleceniodawcę. Projekt

zatem zakończono z sukcesem (potwierdzonym empirycznie).

Przykład zastosowania metody dla wybranego przykładu – modernizacji dolotu powietrza

procesowego do wentylatora w celu poprawy sprawności instalacji przedstawiono na rys. 4.

Rys. 4. Przykład zastosowania metody projektowania do modernizacji dolotu powietrza procesowego

do wentylatora w celu poprawy sprawności instalacji

str. 26

5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo – badawczych

5.1. Udział w projektach badawczych i strategicznych

Wszystkie kierowane i realizowane przeze mnie projekty, wymienione w rozdziale,

związane były (lub są) z zagadnieniami przepływowymi (dotyczyły lub dotyczą maszyn,

układów oraz elementów przepływowych) będących przedmiotem moich zainteresowań

naukowych.

W roli kierownika:

1. UOD-DEM-1-527 (2013 – 2017) Demonstrator + „Opracowanie i przetestowanie

w skali demonstracyjnej innowacyjnego, kompaktowego modułu wytwarzania energii

elektrycznej z biomasy” – KIEROWNIK PROJEKTU po stronie Uczelni

2. Badania przemysłowe nad elementem systemu nawiewowego pojazdu

o długotrwałych właściwościach zapachowych, bezpiecznym dla zdrowia

użytkowników K2/H12/2/182016/NCBIR/12 (2012 - 2014) – KIEROWNIK

PROJEKTU po stronie Uczelni

3. Opracowanie zintegrowanego urządzenia nowej generacji do kompleksowego

oczyszczania powierzchni (2013-2014) POIG.01.04.00-10-111/13 - KIEROWNIK

PROJEKTU po stronie Uczelni

4. Utworzenie Centrum B+R systemów kinematycznych i statycznych podzespołów

z tworzyw sztucznych dla Automotive POIG.04.05.02-00-030/12-00 (2012 – 2015) -

KIEROWNIK PROJEKTU po stronie Uczelni

5. Badania nad innowacyjną dyszą nawiewową poprawiającą jakość powietrza

wewnętrznego w kabinie pojazdu POIG.01.04.00-02-154/13 (2013-2014) -


6. Badania przemysłowe nad serią innowacyjnych, dedykowanych, poprawiających

dobrostan zwierząt oraz komfort hodowcy, terrariów dla gadów i płazów INNOTECH -

K3/HI3/35/225862/NCBR/14 (2014 - 2015) - KIEROWNIK PROJEKTU po stronie

Firmy

7. Prace B+R nad stworzeniem proekologicznej mikro turbiny wodnej ECOTURBINE

przeznaczonej dla cieków wodnych o niskich spadkach i naturalnych spiętrzeniach

POIR.01.01.01-00-0839/16 (2017 – 2019) - KIEROWNIK PROJEKTU po stronie

Uczelni

str. 27

8. Centrum Badawczo-Rozwojowe opracowywania innowacyjnych powłok

o zaawansowanych właściwościach POIR.02.01.00-00-00-0298/16 (2017 – 2020) -


9. Innowacyjna technologia efektywnej ekonomicznie obróbki mikrobiologicznej biomasy

lignocelulozowej (w formie trocin) na potrzeby zasilania procesu produkcji biogazu

w beztlenowej fermentacji metanowej akronim: CELGAS POIR.01.02.00-00-0214/16

(2017 – 2019) - KIEROWNIK PROJEKTU po stronie Uczelni

W roli wykonawcy:

2001 – 2003 – Innowacyjne zestawy pchane na płytkie wody śródlądowe, V Program

Ramowy UE w obszarze GROWTH, Projekt INNOVATIVE BARGE TRAINS

FOR EFFECTIVE TRANSPORT ON INLAND SHALLOW WATER (INBAT),

Nr G3RD – CT – 2001-0458,

2001-2002 – Modelowanie maszyn i urządzeń hydraulicznych oraz statków śródlądowych.

VI 2001 – IX 2002 (34.218.6/W-10) - wykonawca

2002-2003 – Modelowanie procesów transformacji energii w hydraulicznych układach

i maszynach oraz statkach śródlądowych (34.232.2/W-10) - wykonawca

2003 - Numeryczne modelowanie przepływu lepkiego wokół kadłuba statku

śródlądowego na ograniczonej drodze wodnej (9T12C 007 19)-

wykonawca, 2003,

2004-2005 – Modelowanie procesów energetycznych w maszynach i urządzeniach

hydraulicznych oraz sterowanie wieloźródłowymi układami napędowymi

(34.250.6/W-10) – wykonawca VII 2004 – IX 2005.

2005-2006 – Energetyczna i ekologiczna optymalizacja maszyn i układów hydraulicznych

(34.265.0/W-10) – wykonawca

2006 - Optymalny kształt dziobu towarowego statku śródlądowego (4T12C 014

27) wykonawca

Pozostałe wybrane projekty realizowane dla przemysłu:

• Uczestnictwo w projekcie „Blok 5 – Przebudowa kanałów spalin na odcinku kocioł-

elektrofiltr” – dla PGE Elektrownia Turów S.A. – poprawa kanałów ze względu

a uszkodzenia erozji ściernej, projekt nowego kompensatora

• Poprawa sprawności wentylatora poprzez modelowanie przepływu przez wentylator

osiowy głównego przewietrzania – dla KGHM Polska Miedź S. A. Zakłady Górnicze

RUDNA Polkowice

str. 28

• Poprawa funkcjonalności piekarnika poprzez modelowanie przepływu we wnętrzu

piekarnika – dla FagorMastercook Wrocław

• Poprawa kształtu kanałów powietrznych poprzez modelowanie przepływu powietrza

pierwotnego i wtórnego przez kanały powietrzne – dla PGE Elektrownia Turów S.A

• Poprawa funkcjonalności pieca poprzez modelowanie przepływu powietrza przez

komorę paleniskową pieca rusztowego – dla Sefako S.A.

• Poprawa funkcjonalności maszyny papierniczej poprzez modelowanie przepływu

przez wlew maszyny papierniczej – dla PMPoland Jelenia Góra

• Poprawa funkcjonalności pieca poprzez modelowanie przepływu przez komory

podmuchowe pieca rusztowego – dla Sefako S.A.

• Modyfikacja kanałów wentylacyjnych dla KGHM

• Uczestnictwo w projekcie badawczym "Opracowanie technologii spalania tlenowego

dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2" – modelowanie

procesu spalania pyłu węglowego

• Modelowanie przepływu ciepła w gniazdach dla prosiąt – współpraca

z Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu

• Modelowanie opływu łodzi turystycznej do kopalni – dla Zabytkowa Kopalnia Węgla

Kamiennego GUIDO Zabrze.

Te oraz pozostałe projekty realizowane dla przemysłu z wykorzystaniem autorskiej metody

projektowania maszyn i układów przepływowych wymieniono i „opisano w załączniku „Wykaz

opublikowanych prac naukowych lub twórczych prac zawodowych oraz informacja

o osiągnięciach dydaktycznych, współpracy naukowej i popularyzacji nauki” w rozdziale II

punkt B i F

5.2. Uzyskane patenty i zgłoszenia patentowe Uzyskane patenty międzynarodowe

• Vehicle air supply system, zgłoszenie patentu międzynarodowego

PCT/PL2015/050072, Instytucja: EPO, Opubl. 26.10.2017 r. Patent

nr WO2016105224,

Zgłoszone do ochrony w następujących regionach i krajach (Designated States):

AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN,

CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN,

HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, JP, KE, KG, KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LU, LY, MA,

MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PA, PE, PG, PH,

PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM,

TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ,

str. 29

VC, VN, ZA, ZM, ZW

European Patent Office (EPO) : AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB,

GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU,

LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR

African Intellectual Property Organization (OAPI) : BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ,

GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG

African Regional Intellectual Property Organization (ARIPO) : BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW,

MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ,

TZ, UG, ZM, ZW

Eurasian Patent Organization (EAPO) : AM, AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ, TM

Uzyskane patenty krajowe

1. Patent. Polska, nr 225097. Transporter płaskich elementów w procesach

produkcyjnych Int. Cl. B65G 51/03 Zgłosz. nr 404704 z 15.07.2013. Opubl.

28.02.2017 2017



28.02.2017 2017



28.02.2017 2017



28.02.2017 2017

5. Patent. Polska, nr 221157. Dysza nawiewowa Int. Cl. F24F 13/06, B60H 3/00, B01D

53/86, F24F 7/06 Zgłosz. nr 399472 z 11.06.2012. Opubl. 29.02.2016 2016

6. Patent. Polska, nr 220670. Sposób pomiaru wpływu mieszanin gazowych na żywe

komórki nt. Cl. C12M 1/34, C12M 1/36, C12M 1/38, G01N 33/00 Zgłosz. nr 400646

z 04.09.2012. Opubl. 30.11.2015

7. Patent. Polska, nr Urządzenie do napachniania filtra powietrza, zwłaszcza filtra

pojazdu samochodowego. Zgłosz. nr 407159 z 12.02.2014

Uzyskane wzory użytkowe 1. Wzór Użytkowy Polska nr Urządzenie do pomiaru wpływu toksyczności mieszanin

gazowych i cząstek stałych. nr 125585 z dnia 18.03.2013

str. 30

Zgłoszenia patentowe – krajowe 1. Zgłoszenie Patentowe Polska System nawiewowy i sposób oczyszczania powietrza.

Zgłosz. pat. nr P 401436 z 31.10.2012

2. Zgłoszenie Patentowe Polska System do zabezpieczenia drzwi terrarium Zgłosz.

nr 415766 z dnia 31.12.2015

3. Zgłoszenie Patentowe Polska System nawadniający obiegu zamkniętego do

wiwarium, zwłaszcza terrarium dla gadów, płazów i pajęczaków Zgłosz. nr 415685

z dnia 31.12.2015

4. Zgłoszenie Patentowe Polska Sposób nakładania powłoki odpornej na ścieranie,

zwłaszcza pierścienia ślizgowego i powłoka odporna na ścieranie, zgłoszenie

nr P.415858 z dnia: 19.01.2016

5. Zgłoszenie Patentowe Polska Sposób wytwarzania inteligentnych mebli

funkcjonalnych, w szczególności biurowych, zgłoszenie P.421017 z dnia 29.03.2017

6. Zgłoszenie Patentowe Polska Turbina, zwłaszcza wodna, zgłoszenie nr. P.406226

Wkład autorski w realizację wszystkich patentów i zgłoszeń opisano w załączniku „Wykaz

opublikowanych prac naukowych lub twórczych prac zawodowych oraz informacja

o osiągnięciach dydaktycznych, współpracy naukowej i popularyzacji nauki” dołączonym do

autoreferatu.

5.3. Opracowane technologie i metody dla przemysłu 2005 - Metoda wyznaczania oporu statków na wodzie płytkiej

2012 - Metoda projektowania pyłowych kotłów energetycznych w technologii spalania OXY

2016 - Metoda udrażniania na ruchu odciągów z Pieców Szybowych

i gazociągów Suchej Oczyszczalni Gazów celem eliminacji zanieczyszczeń

emitowanych do środowiska naturalnego (raport SPR, wdrożono w KGHM Huta

Miedzi)

2016 - Technologia laserowego nakładania powłok celem wytwarzania innowacyjnych

węglików przeobrażonych przeznaczonych na nowej generacji oprawy zespołów

łożysk oraz pierścieni ślizgowych (Raport SPR) – w trakcie wdrażania w firmie

Global Technik

2017 - Innowacyjna, bezemisyjna technologia produkcji inteligentnych mebli funkcjonalnych

dla AMZEL Sp. z o.o. (Raport serii SPR nr 26/2017).

str. 31

5.4. Współpraca międzynarodowa 2012 – …… Dr. Schneider Kunststoffwerke GmbH, Niemcy

2012 – 2013 ACTS GmbH & Co. KG, Niemcy

2010 – Maritime Research Institute Netherlands, Holandia

2001 -2004 V PROGRAM RAMOWY „INBAT”:

• DEUTSCHE BINNENREEDEREI BINNENSCHIFFAHRT SPEDITION

LOGISTIK GMBH Niemcy

• ECKOLD GMBH & CO. KG, Niemcy

• NECKAR-BOOTSBAU EBERT GMBH, Niemcy,

• SADEF N.V., Belgia

• SCHIFFKO GMBH, FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG MARITIMER

SYSTEME, Niemcy

• Eckold GmbH & Co KG, Niemcy

• Volvo Penta

5.5. Współpraca z przemysłem w ramach centrów badawczo rozwojowych Od roku 2012 – Ekspert merytoryczny w Centrum Badawczo-Rozwojowym realizującym

badania nad oceną cytotoksyczności komórkowej działaniem alergizującym

produktów wytworzonych z tworzyw sztucznych dla branży motoryzacyjnej

oraz ich przydatności w redukcji czynników oddziaływujących na zdrowie

ludzi, a także opracowaniem nowoczesnych systemów nawiewowych

wyposażonych w zoptymalizowane kanały wentylacyjne Firmy dr Schneider

Automotive Polska

Zakres współpracy:

• Prace nad opracowaniem fotokatalitycznego systemu oczyszczania powietrza

we wnętrzu kabiny pojazdu – konstrukcja reaktora przepływowego

• Prace nad opracowaniem wirtualnych modeli numerycznych materiałów z tworzyw

sztucznych do symulacji dynamicznych

Od roku 2016 – Ekspert merytoryczny w Centrum Badawczo-Rozwojowym

Zaawansowanych Proekologicznych Rozwiązań Termochemicznych Firmy

CAD-MECH


str. 32

• Opracowanie technologii materiałowego i energetycznego recyklingu kordu

tekstylnego w celu uzyskania ekologicznych produktów przeznaczonych do

zastosowania w przemyśle,

• Opracowanie zasilanego syngazem silnika z katalitycznym wspomaganiem zapłonu

i procesów spalania,

• Technologia uzyskiwania i wykorzystania katalizatorów procesów spalania w kotłach

małej mocy.

Od roku 2017 - Ekspert merytoryczny w Centrum Badawczo-Rozwojowym Opracowywania

Innowacyjnych Powłok o Zaawansowanych Właściwościach Firmy Global

Technik


• Prace nad opracowaniem typoszeregu innowacyjnych, alternatywnych dla

zastosowania surowców krytycznych, powłok o właściwościach: antyerozyjnych,

antykorozyjnych, antykawitacyjnych, antyadhezyjnych, katalizujących proces spalania

oraz kombinowanych w autorskiej technologii laserowej

• Prace nad opracowaniem usługi modernizacji urządzeń przepływowych w oparciu

o bezingerencyjną diagnostykę układów z wykorzystaniem najnowszych metod

pomiarowych (ultradźwiękowe i termowizyjne) z zastosowaniem metod numerycznej

mechaniki płynów oraz nanoszeniem innowacyjnych powłok o własnościach

antyadhezyjnych, antyerozyjnych, antykorozyjnych celem poprawy parametrów

przepływu w obszarach krytycznych

• Prace nad opracowaniem mikroturbiny wodnej ECOTURBINE przeznaczonej dla

cieków wodnych o niskich spadkach i naturalnych spiętrzeniach z powłoką

antykawitacyjną

5.6. Praktyki i staże naukowe

Staże zagraniczne:

1. Staż w ACTS Advanced Car Technology Systems GmbH & Co. KG, Niemcy (2012)

Staże krajowe: 1. Miesięczna praktyka w Ośrodku Hydromechaniki Okrętowej w Gdańsku –

uczestnictwo w badaniach modelowych, badaniach kawitacyjnych śruby napędowej,

badaniach numerycznych opływu kadłuba statku (2012)

str. 33

2. Miesięczna praktyka w biurze konstrukcyjnym w Zakładach Azotowych

w Tarnowie – projekty instalacji chemicznych (2007)

3. Miesięczna praktyka w biurze konstrukcyjnym Zakładów Mechanicznych

(zbrojeniowych) w Tarnowie (2006)

5.7. Nagrody i wyróżnienia 2017 – Nagroda Rektora w uznaniu wyróżniającego wkładu w działalność Uczelni

2014 – I miejsce za prezentację artykułu „Numerical analysis of impact of new BTX removal

method application in vehicle interior on user exposure” na XII Międzynarodowej

Konferencji COMPUTER AIDED ENGINEERING

2012 – Nominacja do Nagrody Ministra Gospodarki za projekt poprawy sprawności

wentylatora przemysłowego

2005 – Wyróżnienie Rozprawy Doktorskiej

5.8. Pełnione funkcje Pełnione funkcje w miejscu pracy 2012 – 2016 – Członek Rady Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej

2016 – Opiekun Studenckiego Koła Naukowego Modelowania Przepływów “Panta

Rhei”

Pełnione funkcje poza miejscem pracy 2012 – Członek Polskiego Towarzystwa Naukowego Silników Spalinowych

2013 – Recenzent i Ekspert Merytoryczny Polskiej Agencji Rozwoju Przedsiębiorczości

5.9. Konferencje i seminaria naukowe – pełnione funkcje

• Uczestnictwo w komitecie organizacyjnym 17th International Conference on

Hydrodynamics in Ship Design, HYDRONAV '07 19 –22 September 2007

Polanica-Zdrój

• Uczestnictwo w pracach przygotowujących International Scientific – Technical

Conference Hydraulics and Pneumatics ‘2007, October 10-12, 2007 Wrocław

• Organizacja I Seminarium Centrum Badawczo Rozwojowego we współpracy

z Wydziałem Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej pt. „Problemy przepływowe

maszyn i układów technicznych” (seminarium międzynarodowe), Sadłogoszcz,

6 wrzesień 2017

str. 34

5.10. Cytowania

Według bazy Web of Science

Analiza cytowań za lata 2004-2017 według bazy Web of Science (stan bazy

na dzień 06.11.2017r.)

Liczba cytowań: 22

Liczba prac cytowanych: 7

Indeks Hirsha: 1

Według bazy Research Gate

Analiza cytowań według bazy Research Gate (stan bazy na dzień

23.11.2017r.)

Liczba cytowań: 29


Indeks Hirsha: 3

Według bazy Google Schoolar

Analiza cytowań według bazy Google Scholar (stan bazy na dzień

22.11.2017r.)

Liczba cytowań: 64


Indeks Hirsha: 3

Listę cytowanych publikacji wraz z pracami cytującymi dla bazy WoS przedstawiono

w załączniku „Wykaz opublikowanych prac naukowych lub twórczych prac zawodowych oraz

informacja o osiągnięciach dydaktycznych, współpracy naukowej i popularyzacji nauki”

dołączonym do autoreferatu.

str. 35

5.11. Osiągnięcia dydaktyczne

5.11.1. Utworzone kursy

• Fluent I – laboratorium

• Fluent II – laboratorium

• Bioprzepływy – laboratorium

• Mechanika Płynów – autorski program wykładu i ćwiczeń

5.11.2. Prowadzone zajęcia

• Fluent I – laboratorium

• Fluent II – laboratorium

• Bioprzepływy – laboratorium

• Mechanika Płynów – ćwiczenia, wykład

• Podstawy projektowania inżynierskiego (geometria wykreślna, zapis

konstrukcji, statyka, metodologia projektowania technicznego) - projekt

• Praca przejściowa konstrukcyjna – projekt

• Środki transportu II – wykład, seminarium

• Systemy transportowe – wykład

5.11.3. Promotorstwo prac dyplomowych

Promotorstwo prac dyplomowych: 42 prace w tym:

w tym:

• promotor prac magisterskich w latach 2008 – 2017: 24

• promotorstwo prac inżynierskich w latach 2008-2017: 18

5.11.4. Promotorstwo pomocnicze prac doktorskich

Promotor pomocniczy:

1. Roman Hawranek, 2013-2015, Numeryczne ujęcie mechanizmu filtracji wtrąceń

niemetalicznych w procesie przepływu cieczy wielofazowej w wysokich temperaturach –

praca wyróżniona

2. Aleksandra Kęska (Pawlak) – 2015 - …., Analiza rozwoju europejskich standardów

emisji spalin w aspekcie rzeczywistej toksyczności mieszaniny gazów emitowanych

z silnika spalinowego

str. 36

Opieka naukowa nad doktorantami:

1. Radosław Włostowski, 2015 - ….. Wpływ zastosowania zjawiska fotokatalizy

w konstrukcji systemu wentylacyjnego pojazdu drogowego na stan zanieczyszczenia

wnętrza kabiny

2. Justyna Molska, 2017 - … , ”Zastosowanie reaktora fotokatalitycznego w systemie

wentylacyjnym pojazdu w celu poprawy jakości mikrośrodowiska kabiny

3. Jakub Długosz, 2012-2015, Wybrane zagadnienia spalania tlenowego pyłu węglowego.

4. Maria Kostka, 2010-2013, Nawiewniki w systemach klimatyzacyjnych i wentylacyjnych

o zmiennych strumieniach powietrz

5. Marta Laska, 2006-2008, Procedura tworzenia rozwiązania numerycznego do analizy

mikroklimatu obiektów

5.11.5. Współtworzenie nowych kierunków studiów

• Kierunek Transport – Wydział Mechaniczny Politechniki Wrocławskiej

• Kierunek Inżynieria Biomedyczna - Wydział Mechaniczny Politechniki Wrocławskiej

5.11.6. Szkolenia dla przemysłu

2016 – Cykl szkoleń z mechaniki płynów i podstaw numerycznej mechaniki płynów

dla Działu Konstrukcyjnego Centrum Badawczo-Rozwojowego Firmy Dr

Schnieder Automotive Polska

2004 – Szkolenie z podstaw numerycznej mechaniki płynów dla konstruktorów pomp

i układów pompowych

6. SUMARYCZNE ZESTAWIENIE KRYTERIÓW OSIAGNIĘĆ WNIOSKODAWCY Wg Rozporządzenia Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 01.09.2011 r. w sprawie kryteriów oceny osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie stopnia doktora habilitowanego

l.p. Kryterium według §3 p.4, §4 i §5 TAK (liczba)/BRAK 1. Publikacje naukowe w czasopismach z bazy Journal Citation Reports (JCR) 10

2. Zrealizowane oryginalne osiągnięcia projektowe, konstrukcyjne i technologiczne 8 3. Udzielone patenty:

a) międzynarodowe b) krajowe

a) 1 b) 7 zgłoszenia patentowe 7 zgłoszenia wzorów użytkowych (1)

4. Wynalazki oraz wzory użytkowe i przemysłowe, które zostały wystawione na międzynarodowych lub krajowych wystawach lub targach

2

5. Monografie, publikacje naukowe w czasopismach innych niż znajdujące się w bazie JCR

57

str. 37

6. Opracowania zbiorowe, katalogi zbiorów, dokumentacja prac badawczych, ekspertyz

47

7. Sumaryczny impact factor według listy Journal Citation Reports (JCR), zgodnie z rokiem opublikowania:

9,543

8. Liczba cytowań publikacji według baz Web of Science (WoS) Research gate Google Schoolar

22 29 64

9. Indeks Hirscha według baz Web of Science (WoS) Research gate Google Schoolar

1 3 3

10.A Kierowanie projektami badawczymi: a) międzynarodowymi b) krajowymi

a) 0 b) 9

10. B Udział w projektach badawczych: a) międzynarodowych b) krajowych

a) 1 b) 4

11. Międzynarodowe i krajowe nagrody za działalność naukową 0 12. Wygłoszenie referatów na tematycznych konferencjach

a) międzynarodowych b) krajowych

a) 12 b) 3

13. Uczestnictwo w programach europejskich oraz innych programach międzynarodowych i krajowych

2

14. Aktywny udział w konferencjach naukowych: a) międzynarodowych b) krajowych

a) 21 b) 4

15. Udział w komitetach organizacyjnych konferencji naukowych: a) międzynarodowych b) krajowych

a) 3 b) 0

16. Otrzymane nagrody i wyróżnienia inne niż wymienione wyżej 4 17. Udział w konsorcjach i sieciach badawczych 5 18. Kierowanie projektami realizowanymi we współpracy z:

a) naukowcami z innych ośrodków polskich, b) naukowcami z ośrodków zagranicznych, c) przedsiębiorcami, innymi niż wymienione wyżej

a) 3 b) 0 c) 11

19. Udział w komitetach redakcyjnych i radach naukowych czasopism 0 20.A Członkostwo w międzynarodowych organizacjach oraz towarzystwach naukowych

a) ogółem b) w tym z wyboru

a) 0 b) 0

20.B Członkostwo w krajowych organizacjach oraz towarzystwach naukowych a) ogółem b) w tym z wyboru

a) 1 b) 1

21. Osiągnięcia dydaktyczne i w zakresie popularyzacji nauki 4 22. Opieka naukowa nad studentami 42 23. Opieka naukowa nad doktorantami w charakterze:

a) opiekuna naukowego b) promotora pomocniczego

a) 5 b) 2

24. Staże w ośrodkach naukowych lub akademickich a) zagranicznych b) krajowych

a) 1 b) 3

25. Wykonane ekspertyzy lub inne opracowania na zamówienie 20 W tym: 9 opinii o innowacyjności

26. Udział w zespołach eksperckich i konkursowych 1 27. Recenzowanie projektów:

a) międzynarodowych b) krajowych

a) 0 b) 0

28. Recenzowanie publikacji w czasopismach:

str. 38

Autoreferatwm.pwr.edu.pl/.../zawislak_maciej_autoreferat_2018_06_27.pdfAutoreferat Zgodnie z...

Documents

Transcript of Autoreferatwm.pwr.edu.pl/.../zawislak_maciej_autoreferat_2018_06_27.pdfAutoreferat Zgodnie z...